轎車雜物盒外殼模具如何優(yōu)化設(shè)計(jì)？

　　一、產(chǎn)品分析

　　該產(chǎn)品是某款轎車的雜物盒外殼，材料是PA66+GF30%,內(nèi)部結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，外形也比較復(fù)雜。外形見圖1，反面形狀見圖2，內(nèi)部形狀，見圖3。

圖1

　　圖2

　　圖3

　　該產(chǎn)品外形要用二側(cè)整體滑塊脫模，內(nèi)部是整體內(nèi)抽芯脫模。而且頂出距離長，(138mm)模具的總厚度很大，要用比較大的注塑機(jī)來生產(chǎn)(海天350)。

　　假如按制品的重量計(jì)，200噸的注塑機(jī)就可以成型了，怎樣在保證制品正常生產(chǎn)的情況下，大幅度降低模厚，是對這套模具的設(shè)計(jì)者的挑戰(zhàn)。

　　此產(chǎn)品是我一個(gè)朋友的工廠的主打產(chǎn)品，已經(jīng)生產(chǎn)一段時(shí)間了，由于原來的模具結(jié)構(gòu)不是很合理，取產(chǎn)品非常困難。

　　班產(chǎn)量很低，不良品率也很高，主要原因是原來的模具結(jié)構(gòu)中不能夠安排二次頂出，所以取制品很難，要操作工人左右搖晃才可以將制品取下來，很容易將制品下部的露出部分的塑料搞傷。

　　其次是模具厚度很大(700mm)，要用很大的注塑機(jī)來生產(chǎn)，成本很大。這次受朋友的委托，我對模具進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。

　　二、澆口的設(shè)計(jì)

　　因?yàn)楫a(chǎn)品的原料是加了30%玻纖的，流動(dòng)性非常差，原來的模具是采用4個(gè)熱流道點(diǎn)進(jìn)膠，進(jìn)膠點(diǎn)的直徑在Φ3mm左右，這個(gè)情況也沒有關(guān)系，因?yàn)檫M(jìn)膠的面是裝配在汽車儀表板內(nèi)部的，不影響任何的外觀。

　　其實(shí)該套模具總模厚太厚的主要原因之一是采用了熱流道系統(tǒng)。模具厚度無法降下來。我經(jīng)過考慮，采用了這樣的澆口，和老模具的進(jìn)膠一模一樣，還是4點(diǎn)進(jìn)膠，進(jìn)膠位置也和原來的模具相同。

　　但是屬于大水口結(jié)構(gòu)。見圖4-1。

　　圖4-1

　　下面圖8-4-2是Moldex 3D公司提供的模流分析。

　　圖4-2

　　我是利用大滑塊與定模仁的結(jié)合面來做橫流道，為了使得進(jìn)膠點(diǎn)移到制品的中線，我在大滑塊與定模鑲件的貼合面上布置了二個(gè)凸臺(tái)，這樣，進(jìn)膠點(diǎn)就移到了制品的中線，見圖5

　　圖5

　　取消了熱流道，改成這樣的澆口后，模具總高度降低了120mm，，注塑機(jī)從原來的350噸改為220噸。

　　模具的制造成本也減少了4萬元(熱流道的費(fèi)用熱流道板的費(fèi)用)。

　　巧妙的是在大滑塊上凸起二塊，將進(jìn)膠點(diǎn)移到產(chǎn)品中間后。大大降低了模具制造的難度。

　　三、大滑塊的設(shè)計(jì)

　　1、大滑塊的組成

　　大滑塊由滑塊本體和滑塊座組成，見圖6。

　　圖6

　　滑塊本體是用NAK80制作的，滑塊座是用CrWuMn制作的，這樣可以降低模具的制作成本。加工也比較方便，我們來看滑塊本體的反面，我在這里有一個(gè)好的布置，見圖7。

　　圖7

　　從圖7可以看到，我在滑塊本體反面的長方形凸臺(tái)上增加了2個(gè)凸臺(tái)，為什么呢?

　　我為了延長模具的使用壽命，滑塊本體采用了較昂貴的鋼材，并且進(jìn)行了熱處理，為了節(jié)約模具成本，滑塊本體做的比較薄，最厚的地方為43.6mm，去掉15mm的定位臺(tái)階，剩下28.6mm。

　　這樣布置與大滑塊座連接的螺絲就比較困難，螺紋底孔不可以鉆得太深，這樣一來螺紋的實(shí)際有效的牙數(shù)就不理想。

　　因?yàn)檎麄€(gè)大滑塊系統(tǒng)的冷卻水路的密封圈是靠這7個(gè)M12的內(nèi)六角螺紋來壓緊的，假如螺絲的有效牙數(shù)不夠，螺絲就不能擰太緊，否則會(huì)滑牙。

　　現(xiàn)在我增加了這二處小方凸臺(tái)，螺紋的實(shí)際長度增加了15mm，就沒有后顧之憂了。從模具的制造成本來看，現(xiàn)在大滑塊增加了可靠性，但是沒有增加材料和制造成本。

　　這是模具設(shè)計(jì)的一個(gè)很小的細(xì)節(jié)，但是就是這些細(xì)節(jié)的積累，使得我們在設(shè)計(jì)過程中，逐步提高模具設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)水平。

　　2 、大滑塊的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　圖8

　　從圖8可以看到，滑塊本體與滑塊座是通過7個(gè)M12的內(nèi)六角螺絲來連接的，在二者接通水的位置安排了密封圈。

　　PA66的熔膠溫度很高，而且產(chǎn)品形狀復(fù)雜，要求裝配尺寸較穩(wěn)定。所以大滑塊系統(tǒng)的冷卻水孔布置的位置是比較重要的，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)是用的模溫機(jī)，溫度恒定在110°C。

　　現(xiàn)在我將水路布置在滑塊本體上的，通過密封圈由滑塊座引出，布置在模具的二側(cè)。這樣加工比較方便。

　　3、大滑塊的撥開

　　大滑塊撥開的動(dòng)力是靠注塑機(jī)開模的力，通過裝置在定?？蛏系男睂?dǎo)柱，向外撥開大滑塊。撥動(dòng)大滑塊的斜導(dǎo)柱是穿過定模仁的，見圖9。

　　圖9

　　大滑塊與定模大鑲件的結(jié)合處形成了澆口，注塑機(jī)的射嘴是直接頂在定模仁上的。這樣可大大縮短主流道，減小成型時(shí)的注射壓力。模具本身受到的交變應(yīng)力下降，這樣，模具的壽命也大大的延長了，見圖10。

　　圖10

　　四、定模仁的設(shè)計(jì)

　　定模仁是設(shè)計(jì)成整體的，沒有任何的鑲件，見圖11。

　　圖11

　　定模仁的內(nèi)面是與大滑塊本體貼合的，在貼合面上形成橫流道，然后分成4點(diǎn)進(jìn)膠的流道，見圖12。

　　圖12

　　定模仁的設(shè)計(jì)是很常規(guī)的，但是為了減少產(chǎn)品成型后的應(yīng)力，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，見圖12。

　　圖12

　　從圖12可以看到，定模仁上除了安排了橫向的4條水路外，中間的突起部分還安排了一個(gè)“水塘”，這樣，使得整個(gè)動(dòng)模仁的水路比較均勻，熱交換比較平衡，將產(chǎn)品中的殘余應(yīng)力減到最小。

　　五、小滑塊的設(shè)計(jì)

　　產(chǎn)品的另外一面形狀較為復(fù)雜，我采用了一個(gè)整體的滑塊，見圖13。

　　圖13

　　小滑塊由滑塊本體和小滑塊座組成，用螺絲固定，并且壓緊密封圈，形成一個(gè)組合水路。

　　小滑塊的撥動(dòng)也是靠斜導(dǎo)柱，與大滑塊不同的是，斜導(dǎo)柱是固定在一個(gè)專用的斜導(dǎo)柱座上的，見圖14。

　　圖14

　　這樣的設(shè)計(jì)加工和裝配都比較簡便。小滑塊的限位是靠2個(gè)限位塊來實(shí)現(xiàn)的，看小滑塊座的反面，見圖15。

　　圖15

　　六、動(dòng)模內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

　　1、動(dòng)模外觀

　　這是本套模具最精彩的部分，有相當(dāng)?shù)碾y度，我們先來看整個(gè)動(dòng)模的外觀，見圖16。

　　圖16

　　2 、內(nèi)縮抽芯的原理

　　內(nèi)縮抽芯的原理見圖17。

　　圖17

　　內(nèi)縮抽芯分為2個(gè)部分，中間的部分是固定在動(dòng)模板2上的，并且隨動(dòng)模板2一起運(yùn)動(dòng)。二側(cè)的部分是布置在動(dòng)模板1上的。由于下縮塊側(cè)面的有斜度的“T”型軌道向下運(yùn)動(dòng)時(shí)向內(nèi)滑動(dòng)。

　　為了保證內(nèi)縮塊的運(yùn)動(dòng)可靠和有較長的壽命，我設(shè)計(jì)了一系列相應(yīng)的摩擦機(jī)構(gòu)和固定機(jī)構(gòu)，下面會(huì)有詳細(xì)的介紹。

　　3、動(dòng)模板1(活動(dòng)模板)的布置

　　其實(shí)，活動(dòng)的動(dòng)模板1是一種特殊的推板機(jī)構(gòu)，各類零件都是依附在推板(動(dòng)模板1)上，僅僅是下縮芯是固定在動(dòng)模板2上的。

　　推板(動(dòng)模板1)被注塑機(jī)的頂桿頂開的狀況，見圖18。

　　圖18

　　由于內(nèi)縮塊上有斜“T”型塊，所以，當(dāng)內(nèi)縮芯縮下時(shí)，內(nèi)縮滑塊就有向里的動(dòng)作。

　　4、內(nèi)縮滑塊的設(shè)計(jì)

　　由于內(nèi)縮滑塊向里只需要滑動(dòng)3mm，內(nèi)縮芯只需要縮下35mm就足夠了，可是由于產(chǎn)品的內(nèi)部比較深，實(shí)際上動(dòng)模板1要推開138m才可將產(chǎn)品脫出來。

　　這對內(nèi)縮滑塊來說是個(gè)矛盾，因?yàn)閮?nèi)縮滑塊假如前行138mm，二個(gè)內(nèi)縮滑塊就“打架”了。怎樣使得內(nèi)縮滑塊只向內(nèi)移3mm，又要向前138mm?

　　這個(gè)問題是這樣解決的，見圖19。

　　圖19

　　為了保險(xiǎn)起見，我設(shè)定內(nèi)縮滑塊向內(nèi)移4mm。內(nèi)縮滑塊的底部是固定有一個(gè)摩擦片的，合模時(shí)一個(gè)起保護(hù)作用的“十”字架型摩擦擋塊上有個(gè)4mm寬的小臺(tái)階，頂住內(nèi)縮滑塊底部連接的摩擦片，使得注塑時(shí)內(nèi)縮滑塊不往后退。

　　從圖8-19可以看到，內(nèi)縮滑塊的“腳”的上部有一個(gè)稱為“上摩擦片”的零件，它保證內(nèi)縮滑塊平穩(wěn)地向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，在復(fù)位時(shí)保證內(nèi)縮滑塊的精確定位。

　　同時(shí)這個(gè)“上摩擦片”還有一個(gè)作用，我們在圖8-19中看到一個(gè)零件叫“針型氣缸”，是用來進(jìn)行二次脫模的，后面會(huì)有詳細(xì)的介紹，這個(gè)“上摩擦片”是“針型氣缸”固定塊和壓縮空氣通道。

　　在下縮塊與內(nèi)縮滑塊相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于圖8-19中4mm寬的小臺(tái)階的阻擋，內(nèi)縮滑塊不能向下，只能夠向內(nèi)滑動(dòng)，當(dāng)下縮塊走完45.72mm時(shí)，內(nèi)縮滑塊剛好走完4mm。

　　當(dāng)內(nèi)縮滑塊向里滑動(dòng)4mm后，超過小臺(tái)階時(shí)，由于內(nèi)縮滑塊的底部的摩擦塊沒有東西擋住內(nèi)縮滑塊就停止向內(nèi)滑動(dòng)，跟著內(nèi)縮塊一起向下運(yùn)動(dòng)，見圖20。

　　圖20

　　圖20是縮塊和內(nèi)縮塊的最終位置。

　　合模時(shí)，內(nèi)縮芯向前運(yùn)動(dòng)，由于有摩擦力，內(nèi)縮滑塊在向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)一定會(huì)向外運(yùn)動(dòng)，這時(shí)起保護(hù)作用的“十”字型摩擦塊就會(huì)擋住內(nèi)縮滑塊，讓它只能向上，不能向外。

　　當(dāng)下縮塊帶著內(nèi)縮塊繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)到當(dāng)初內(nèi)縮塊的腳離開“十”字型摩擦塊上的4mm的臺(tái)階時(shí)，由于上摩擦片的阻擋，下縮塊繼續(xù)上行，內(nèi)縮塊被強(qiáng)制性地向外運(yùn)動(dòng)4mm，直到最終位置，見圖21。